Image

B. Fruktosa dan metabolisme galaktosa

Home / - Bahagian lanjut / B. Metabolisme fruktosa dan galaktosa

Metabolisme fruktosa dijalankan dengan mengubahnya menjadi glukosa (dalam rajah di sebelah kiri). Pertama, fruktosa di fosforilasi dengan penyertaan enzim ketohexokinase (fructokinase) [1] untuk membentuk fruktosa-1-fosfat, yang selanjutnya dipecahkan oleh aldolase kepada gliseraldehid (gliserol) dan dihydroxyacetone-3-phosphate [2]. Yang terakhir ini adalah produk perantaraan glikolisis (di tengah skema), dan gliserin di fosforilasi dengan kehadiran triokinase, membentuk gliseral-3-fosfat [3].

Kemudian glyceraldehyde sebahagiannya dikurangkan menjadi gliserol [4] atau teroksida ke gliserin. Selepas fosforilasi, kedua-dua sebatian sekali lagi dimasukkan ke dalam glikolisis (tidak ditunjukkan dalam rajah). Apabila gliseraldehida dikurangkan [4], NADH (NADH) dimakan. Oleh kerana faktor penukaran adalah nisbah rendah HAD + / NADH (NAD + / NADH), proses ini dipercepat dengan kehadiran fruktosa (lihat metabolisme Ethanol).

Di samping itu, laluan poliol bagi transformasi fruktosa menjadi glukosa direalisasikan dalam hati (tidak ditunjukkan dalam rajah): fruktosa ditukar kepada sorbitol kerana pengurangan C-2, dan selepas dehidrogenasi C-1 kepada glukosa.

Metabolisme galaktosa juga bermula dengan fosforilasi untuk membentuk galaktosa-1-fosfat [5] (dalam gambar rajah ke kanan). Ini diikuti oleh epimerisasi C-4 dengan pembentukan derivatif glukosa. Biosintesis UDP-glukosa (UDP-glukosa), produk perantaraan metabolisme glukosa, dijalankan dengan cara bulatan - melalui UDP-galactose (UDP-galactose) dan epimerisasi berikutnya [6, 7]. Cara yang sama pergi biosintesis galaktosa itu sendiri, kerana semua reaksi kecuali untuk [5] boleh diterbalikkan.

Pertukaran fruktosa dan galaktosa

Fruktosa dimasukkan ke dalam laluan penguraian glukosa di peringkat triosofosfat. Intoleransi fruktosa kongenital dikaitkan dengan kekurangan fruktosa-1-phosphataldolase keturunan. Dalam kes ini, apabila fruktosa hadir dalam makanan, fruktosa-1-fosfat terkumpul dalam tisu (disebabkan oleh reaksi blok 2), yang menghalang fruktosa-1,6-bis-fosfat aldolase, enzim glikolisis dan glukonogenesis.

Akibatnya, sintesis disintegrasi dan glukosa terganggu. Di samping itu, fruktosa-1-fosfat menghalang fosforilasi glikogen. Penyebab ini membawa kepada hipoglucosemia selepas makan yang mengandungi fruktosa. Penyakit ini biasanya dikesan selepas beralih dari penyusuan kepada makanan yang mengandungi sukrosa, dan ditunjukkan oleh serangan muntah-muntah dan kram selepas makan. Apabila menghapuskan fruktosa dari diet, kanak-kanak berkembang secara normal.

Ia juga dikenali gangguan metabolik yang diwarisi fructosemia yang disebabkan oleh kekurangan fruktokinase. Fruktosa memasuki badan tidak mengalami apa-apa perubahan, dikesan dalam darah dan diekskresikan dalam air kencing. Tiada simptom lain yang diperhatikan dengan fruktosemia.

Termasuk dalam metabolisme dengan menukar kepada glukosa-1-fosfat.

Dalam rajah. Reaksi yang dikatalisasi oleh UDP-glukosa-4-epimerase boleh dibalikkan dan digunakan untuk sintesis UDP-galaktosa (dan kemudian laktosa) dan untuk katabolisme galaktosa. Laktosa disintesis hanya pada kelenjar susu wanita dan hanya semasa penyusuan.

Galactosemia penyakit keturunan diketahui, di mana terdapat kekurangan galaktosiltransferase (lihat Rajah 9.32, b). Penyakit ini dijumpai dari hari-hari pertama selepas kelahiran, diwujudkan dalam keengganan makan, muntah, cirit-birit. Ciri-ciri galaktosemia ialah perkembangan kelainan lensa (katarak). Terjemahan kepada makanan yang tidak mengandungi galaktosa, sepenuhnya menghalang semua manifestasi penyakit. Bagaimanapun, katarak yang sudah maju tidak hilang.

Gangguan metabolisme fraktosa dan galaktosa;

Ciri-ciri umum protein glycated.

Kebanyakan protein manusia dan haiwan yang bersentuhan dengan glukosa adalah tertakluk kepada glycation bukan enzimatik (glikosilasi). Oleh kerana pada orang yang sihat, kandungan bentuk asiklik glukosa dalam cecair biologi adalah rendah, kepekatan protein yang tidak enzimat gliserin di dalamnya sangat rendah. Dengan peningkatan berterusan glukosa, galaktosa dan monosakarida lain dalam darah (biasanya diperhatikan dalam kencing manis, galaktosemia), kandungan protein glikosilat meningkat dengan ketara, selalunya melebihi had atas normal 2-3 kali. Protein glikosilat bukan enzim yang pertama yang dijumpai pada manusia adalah hemoglobin A, yang merupakan hasil daripada pemeluwapan glukosa dan hemoglobin b-rantaian non-enzimatik pasca-translasi. Di antara semua protein plasma glikosilasi, albumin glikosilat menguasai.

Kepekatan hemoglobin glikasi, tidak seperti glukosa dalam darah, tidak tertakluk kepada turun naik secara rawak dan harian. Takrif hemoglobin glycated mempunyai nilai diagnostik.

Cara menggunakan fruktosa ditunjukkan dalam Rajah. 16

Intoleransi fruktosa keturunan, yang berlaku apabila kecacatan genetik ditentukan fruktosa-1-phosphataldolase, tidak nyata semasa bayi sedang menyusu pada susu ibu, iaitu. sehingga makanan mengandungi fruktosa. Gejala muncul apabila buah, jus, dan sukrosa ditambah kepada diet. Muntah, sakit perut, cirit-birit, hipoglikemia, dan juga koma dan kekejangan berlaku 30 minit selepas makan yang mengandungi fruktosa. Kanak-kanak dan remaja yang terus mengambil fruktosa membangunkan kegagalan hati dan buah pinggang kronik. Pesakit sering enggan makan gula-gula. Gejala sedemikian mungkin berfungsi sebagai penunjuk kepada intoleransi satu atau lain komponen karbohidrat makanan.

Pelanggaran metabolisme fruktosa sebagai akibat kecacatan enzimatik ditunjukkan dalam jadual 2.

Diagnosis gangguan metabolisme fruktosa adalah berdasarkan kaedah berikut: 1) pemerhatian hubungan antara makanan yang mengandungi fruktosa dan rupa tanda klinikal; 2) penentuan kehadiran fruktosa dalam air kencing; 3) ujian toleransi fruktosa.

Cara menggunakan galaktosa ditunjukkan dalam rajah. 3

Metabolisme galaktosa amat menarik kerana penyakit keturunan galactosemia.

Galactosemia adalah hasil daripada pelanggaran metabolisme galaktosa yang disebabkan oleh kecacatan keturunan dalam mana-mana tiga enzim yang termasuk galaktosa dalam metabolisme (Jadual 3).

Galactosemia disebabkan kekurangan galactosyl-1-phosphate-uridyltransferase (GALT) yang paling terkenal. Penyakit ini muncul sejak awal, terutamanya pada kanak-kanak, kerana susu ibu yang mengandung laktosa berfungsi sebagai sumber utama karbohidrat. Gejala awal adalah muntah, cirit-birit, dehidrasi, penurunan berat badan, jaundis. Mereka muncul tidak lama selepas kelahiran sebaik sahaja bayi mula menerima susu.

Kepekatan galaktosa dan galaktosa-1-fosfat meningkat dalam darah, air kencing dan tisu. Dalam tisu mata (dalam kanta), galaktosa dipulihkan oleh aldol-reduktase untuk membentuk galactitol. HADPH + H + digunakan sebagai penderma hidrogen dalam tindak balas ini. Pengurangan galaktosa juga ciri-ciri metabolisme normal, tetapi hasilnya pada kadar yang rendah. Dalam galactosemia, galactitol berkumpul di dalam badan vitreous dan mengikat sejumlah besar air. Keseimbangan elektrolit terganggu, dan penghidratan kanta yang berlebihan membawa kepada perkembangan katarak, yang diperhatikan beberapa hari selepas kelahiran.

Perubahan serius diperhatikan di hati kerana pengumpulan galaktosa-1-fosfat. Fungsi hati terjejas, hepatomegali, degenerasi lemak, dan nekrosis nekrosis diperhatikan. Di ginjal dalam pesakit sedemikian, kepekatan galaktitol dan galaktosa-1-fosfat meningkat, yang melanggar fungsi mereka. Keabsahan dalam sel-sel hemisfera serebrum dan cerebellum dikesan, dalam kes-kes yang teruk - pembengkakan otak, keterbelakangan mental; kemungkinan kematian.

Galactosemia disebabkan oleh kecacatan galaktokinase juga dicirikan oleh katarak, tetapi tidak ada fungsi yang merosakkan hati, buah pinggang, atau otak. Kesan yang paling teruk dalam kekurangan GALT dikaitkan dengan pengaruh galaktosa-1-fosfat pada aktiviti enzim lain yang terlibat dalam metabolisme karbohidrat.

Terdapat beberapa jenis galactosemia, sebabnya kekurangan GALT (Jadual 4).

Sesetengah kecacatan dalam struktur GALT hanya membawa kepada kehilangan sebahagian besar aktiviti enzim. Sebagai peraturan, GALT hadir dalam tubuh dengan jumlah yang berlebihan, oleh itu, pengurangan aktivitasnya sehingga 50%, dan kadang-kadang lebih rendah, mungkin tidak dapat dilihat secara klinikal. Di samping itu, apabila GALT rosak dalam hati dan eritrosit, tetapi aktiviti epimerase yang mencukupi mungkin, UDP-galaktosa boleh disintesis daripada glukosa dengan cara alternatif. Ini menjelaskan mengapa kanak-kanak dengan bentuk penyakit ini hidup dan berkembang dengan diet percuma galaktosa. Pada masa yang sama, mereka mungkin ketinggalan dalam perkembangan, yang dijelaskan oleh kesan toksik galaktosa pada usia dini.

Untuk mendiagnosis galactosemia, air kencing diperiksa untuk kandungan galaktosa yang dikumpulkan selepas beberapa suapan susu. Apabila katarak ditemui pada kanak-kanak, perlu melakukan ujian untuk kekurangan galaktokinase dan GALT. Kehadiran galaktosa dalam air kencing jika tiada disfungsi hati menunjukkan kecacatan galaktokinase. Perlu diperhatikan bahawa aktiviti galaktokinase dalam eritrosit dalam kes ini dipelihara. Ujian dengan beban galaktosa tidak disyorkan, kerana ujian ini berbahaya bagi pesakit.

Rawatan ini adalah untuk menghapuskan galaktosa dari diet. Dengan diagnosis awal ia memberikan hasil yang baik. Harus diingat bahawa dalam kajian semula antarabangsa mengenai hasil jangka panjang rawatan galaktosemia, 350 kes rawatan yang tidak memuaskan dilaporkan, walaupun diagnosis awal dan terapi diet yang mencukupi. Nombor ini termasuk kes apabila ibu mengandung diet galaktosa percuma semasa kehamilan.

Pertukaran galaktosa, fruktosa, mannose. Interkonversi monosakarida dalam badan. Gangguan metabolik keturunan monosakarida: galactosemia, intoleransi fruktosa.

Interconversions of monosaccharides. Lebih daripada 90% monosakarida disedut (terutamanya

glukosa) melalui kapilari vali usus memasuki aliran darah dan dengan arus

darah melalui vena portal disampaikan terutamanya kepada hati. Di hati, bahagian penting

glukosa yang diserap ditukar kepada glikogen.

Fruktosa dalam sel hati terlibat dalam metabolisme melalui reaksi fosforilasi dengan

pembentukan phosphoglyceraldehyde, yang kemudian boleh dioksidakan dalam reaksi

glikolisis (lihat bahan visual). Dalam otot, buah pinggang dan tisu adipose, fruktosa adalah konsisten.

berubah menjadi fruktosa-6-fosfat, dan kemudian menjadi fruktosa-1,6-diphosphat, yang bertindak balas

Mannose dalam sel hati melalui tindak balas fosforilasi dan isomerisasi

berubah menjadi fruktosa-6-fosfat dan kemudian memasuki reaksi glikolisis.

Sel galaktosa hati dengan penyertaan enzim galacto kinase dan hectoso-1-

Phosphaturidyltransferase boleh diubah menjadi glukosa-6-fosfat.

1. Intoleransi laktosa:

a) kongenital. Lactase cecair dalam lumen usus kecil. Kesan osmotik yang hebat

laktosa yang tidak disedut menyebabkan cecair memasuki usus kecil, oleh itu klinikal

Gejala termasuk kembung, loya, kekejangan, sakit dan cirit-birit air. Diwarisi oleh

b) diperoleh (sementara). Mungkin pada orang dewasa kerana penyakit berjangkit

atau rawatan intensif dengan ubat antibakteria.

2. Gangguan metabolisme fruktosa:

a) Fructosemia (intoleransi fruktosa keturunan). Kekurangan enzim ketozo-1-

fosfat aldolase membawa kepada peningkatan mendadak dalam kepekatan fruktosa-1-fosfat dalam sel-sel

hati, mengakibatkan perkembangan kekurangan kronik hati dan ginjal,

hipoglikemia, cirit-birit, muntah, sakit perut.

b) Fructosuria penting. Sebab: kekurangan fruktokinase. Corollary: pelanggaran

Fosforilasi fruktosa membawa kepada peningkatan dalam fruktosa darah dan tidak normal

penyingkiran fruktosa dengan air kencing. Gangguan ini tidak menyebabkan gejala patologi.

3. Gangguan metabolisme galaktosa:

a) Galactosemia. Sebab: kekurangan enzim heksosa-1-fosfat tridil transferase hati.

Kanak-kanak yang sakit menjadi lemah, mengambil susu yang menyebabkan muntah dan cirit-birit. Terdapat peningkatan dalam hati dan

jaundis. Dalam penyakit ini, kepekatan galaktosa dan galaktosa-1-fosfat meningkat.

Galactosemia disertai oleh galactosuria. Pada kanak-kanak, galactosemia membawa kepada mental

ketunduhan dan katarak kanta. Kriteria diagnostik menentukan adalah kekurangan

b) Kurangnya kinase galaksi. Terdapat pengumpulan galaktosa dan transformasinya menjadi galactitol. Akibat: perkembangan awal katarak.

Glikolisis anaerobik, peningkatan aktiviti penguraian glukosa anaerobik pada anak kecil. Kriteria biokimia untuk glikolisis. Hubungan dengan kejadian asidosis.

Ciri-ciri glikolisis dan gangguannya pada kanak-kanak. Seorang bayi yang baru lahir mempunyai proses aerobik

diguna pakai atas aerobik. Ini berterusan untuk bulan pertama sehingga janin Hb F

akan digantikan oleh HbA dewasa. Pada kanak-kanak, proses aerobik berkelajuan tinggi, di mana

ATP dihasilkan, penting untuk proses dan pertumbuhan sintetik. Kanak-kanak memerlukan lebih banyak

HC dalam makanan sebagai sumber tenaga. Dalam organisma kanak-kanak, mekanisme perpecahan anaerob

glukosa dan tenaga disambungkan dengan tekanan lebih cepat daripada orang dewasa. Ia adalah

menunjukkan penyesuaian organisma yang lebih baik kepada keadaan yang melampau. Pada remaja

umur masih belum sempurna proses pengawalan hormon (tindakan insulin, glukagon,

adrenalin). Pecahan glikogen boleh berjalan dengan cepat, penggunaan glukosa tinggi. Tetapi jika tidak

jumlah glukosa dalam darah diisi semula, hipoglikemia mudah berlaku.

Acidosis adalah keadaan khusus badan, yang dicirikan oleh pelanggaran keseimbangan asid-asas.

Pengembangan gangguan ini dalam tubuh menyumbang kepada kekurangan penyingkiran asid organik daripadanya, serta pengoksidaannya.

Nilai glikolisis anaerobik:

1. setiap molekul glukosa dalam keadaan anaerobik membekalkan sel dengan 2 molekul ATP;

2. metabolit glikolisis antara (phosphoglyceraldehyde, phosphodioxyacetone,

phosphoglycerate, piruvat) boleh digunakan oleh sel dalam metabolisme lipid dan protein;

3. pyruvate dan NADH digunakan dalam tindak balas pengoksidaan aerobik glukosa;

4. lapan tindak balas glikolisis sebanyak 11 boleh terbalik, oleh itu sintesis glukosa dari laktat adalah mungkin

Kesan Pasteur. Penindasan glikolisis anaerobik dengan oksidasi glukosa aerobik.

Anaerobes fakulti mengambil lebih banyak glukosa, kerana kecekapan tenaga glikolisis - hanya 2 ATP.

Apabila O2 ditambah kepada medium, penggunaan glukosa berkurangan secara mendadak, sejak jumlah kenaikan

ATP, yang menghalang aktiviti hexokinase dan phosphofructokinase.

Penapaian alkohol. Dalam proses penapaian alkohol, molekul glukosa dalam anaerobik

keadaan ditukar kepada pyruvate, yang kemudiannya disahboksilasi dan dipulihkan apabila

Fruktosa dan galaktosa harus berubah menjadi glukosa.

Oleh kerana semua monosakarida yang dibekalkan dengan makanan (fruktosa, galaktosa, mannose, dan lain-lain) diserap dalam usus, tubuh dihadapkan dengan tugas mengubah heksos yang dihasilkan menjadi glukosa untuk kegunaan selanjutnya dalam tindak balas metabolik - penukaran gula berlaku. Apabila kecacatan enzim yang berkaitan berlaku, pengumpulan monosakarida dalam darah - galactosemia dan fructosemia.

Transformasi monosakarida

Matlamat proses ini adalah untuk mewujudkan hanya satu substrat untuk tindak balas metabolik, iaitu α-D-glukosa, yang menjimatkan sumber dan tidak membentuk banyak enzim untuk setiap jenis monosakarida. Pembentukan glukosa bebas berlaku di epitel usus dan terutamanya dalam hepatosit.

Transformasi Galactose

Galactose mula-mula tertakluk kepada fosforilasi pada atom karbon 1. Ciri tersendiri ialah penukaran kepada glukosa bukan secara langsung, tetapi melalui sintesis UDP-galaktosa daripada galaktosa-1-fosfat. Sumber LKM adalah udf-glukosa yang ada dalam sel. UDP-galactose yang terbentuk kemudiannya diomeriskan kepada UDP-glukosa dan nasibnya berbeza.

  • untuk mengambil bahagian dalam pemindahan UMF ke galaktosa-1-fosfat,
  • menjadi glukosa bebas dan keluar ke dalam darah,
  • pergi ke sintesis glikogen.
Penukaran galaktosa menjadi glukosa
(kebalikan semula kedua-dua reaksi uridyl transferase tidak ditunjukkan)

Komplikasi biokimia terhadap tindak balas epimerisasi yang seolah-olah nampaknya disebabkan oleh sintesis UDP-galactose daripada glukosa dalam kelenjar susu untuk menghasilkan laktosa semasa pembentukan susu. Galactose juga digunakan dalam sintesis hexosamine yang sepadan dalam heteropolysaccharides.

Gangguan Transformasi Galaktosa

Gangguan metabolisme galaktosa boleh disebabkan oleh kecacatan genetik dalam salah satu enzim:

  • galactokinase, kekerapan kecacatan ialah 1: 500000,
  • galaktosa-1-fosfat-uridyltransferase, kekerapan kecacatan adalah 1: 40,000,
  • epimerase, kekerapan kecacatan adalah kurang daripada 1: 1,000,000.

Penyakit yang berlaku semasa pelanggaran ini, dipanggil galactosemia.

Diagnosis Kanak-kanak enggan makan. Kepekatan galaktosa dalam darah meningkat kepada 11.1-16.6 mmol / l (norma adalah 0.3-0.5 mmol / l), galaktosa-1-fosfat muncul dalam darah. Kriteria makmal juga termasuk bilirubinemia, galactosuria, proteinuria, hyperaminoaciduria, pengumpulan hemoglobin glikosilikat.

Patogenesis. Lebihan galaktosa ditukar menjadi galactitol alkohol (dulcitol), yang terkumpul di dalam kanta dan menarik air secara osmotik di sini. Komposisi garam berubah, pengubahan protein kanta terganggu, yang menyebabkan katarak pada usia muda. Katarak adalah mungkin walaupun janin ibu dengan galactosemia yang menggunakan susu semasa hamil.

Sekiranya terdapat kecacatan dalam galaktosa-1-fosfat-uridyl-transferase, ATP sentiasa dibelanjakan untuk fosforilasi galaktosa dan kekurangan tenaga menghalang aktiviti enzim banyak, bertindak "toksik" pada neuron, hepatosit, dan nefrocytes. Akibatnya, rencatan psikomotor, kerencatan mental, nekrosis hepatosit, dan sirosis hati adalah mungkin. Di dalam ginjal dan usus, lebihan galaktosa dan metabolitnya menghalang penyerapan asid amino.

Asas rawatan. Pengecualian dari pemakanan susu dan sumber galaktosa lain membantu mencegah perkembangan gejala patologis. Walau bagaimanapun, pemeliharaan perisikan hanya dapat dicapai dengan lebih awal, tidak lewat daripada 2 bulan pertama kehidupan, diagnosis dan rawatan bermula pada waktunya.

Penukaran fruktosa

Secara umum, pemindahan fruktosa ke glukosa dilakukan dalam dua arah. Pertama, fruktosa diaktifkan oleh phosphorylation sama ada atom karbon ke-6 dengan penyertaan hexokinase, atau atom 1 dengan penyertaan fructokinase.

Kedua-dua enzim hadir di hati, tetapi hexokinase mempunyai pertalian yang lebih rendah untuk fruktosa dan kurang dinyatakan di dalamnya. Fruktosa-6-fosfat yang dibentuk olehnya diisomerisasi lagi, dan glukosa-6-phosphatase memecahkan fosfat yang tidak perlu untuk menghasilkan glukosa.

Jika fruktokinase berfungsi, fruktosa-1-fosfat terbentuk, di bawah tindakan aldolase yang sepadan, ia ditukarkan kepada gliseraldehid dan dioxyacetonephosphate. Glyceraldehyde di fosforilasi dengan gliseraldehyde fosfat dan, bersama-sama dengan dioxyacetonephosphate, mereka sama ada digunakan dalam glikolisis dalam tindak balas selanjutnya atau dalam glukoneogenesis untuk berubah menjadi fruktosa-6-fosfat dan kemudian glukosa.

Ciri-ciri otot adalah tidak adanya fruktokinase, oleh itu, fruktosa di dalamnya ditukar segera ke dalam fruktosa-6-fosfat dan memasuki reaksi glikolisis atau sintesis glikogen.

Cara metabolisme fruktosa dan penukarannya kepada glukosa

Gangguan metabolisme fruktosa

Fructosuria penting

Kecacatan genetik fructokinase membawa kepada fruktosuria penting yang tidak baik, meneruskan tanpa gejala negatif.

Fructosuria keturunan

Penyakit ini terbentuk kerana kecacatan resesif autosom keturunan enzim lain metabolisme fruktosa. Kekerapan 1: 20,000.

Kecacatan fruktosa-1-phosphataldolase, yang biasanya terdapat di hati, usus dan bahan kortikal buah pinggang, menunjukkan dirinya selepas diperkenalkan ke dalam diet bayi fruktosa yang mengandungi jus dan buah-buahan. Pathogenesis dikaitkan dengan penurunan penggerak glikogen akibat perencatan fosforilasi glikogen fruktosa-1-fosfat dan kelemahan glukoneogenesis, sejak enzim yang rosak dapat mengambil bahagian dalam reaksi serupa dengan fruktosa-1,6-diphosphate aldolase. Penyakit ini menampakkan diri dalam penurunan kepekatan fosfat dalam darah, hiperfruktosemia, hipoglisemia selepas pemakanan yang teruk. Terdapat keletihan, kesedaran terjejas, asidosis tiub ginjal. Diagnosis dibuat atas dasar penyakit hati "tidak dapat difahami", hipofosfatemia, hiperurikemia, hipoglikemia dan fruktosuria. Untuk mengesahkan, ujian toleransi fruktosa dijalankan. Rawatan termasuk diet yang menyekat gula-gula, buah-buahan, sayur-sayuran.

Kecacatan fruktosa-1,6-diphosphatase kelihatan serupa dengan yang sebelumnya, tetapi tidak begitu keras.

Pertukaran galaktosa dan fruktosa

Metabolisme fruktosa dan galaktosa termasuk cara menggunakannya untuk sintesis bahan lain (heteropolysaccharides, laktosa, dan lain-lain) dan penyertaan dalam bekalan tenaga badan. Dalam kes yang kedua, fruktosa dan galaktosa ditukar dalam hati sama ada kepada glukosa atau kepada produk perantaraan metabolisme. Oleh itu, sebagai hasilnya, fruktosa dan galaktosa, bersama dengan glukosa, boleh dioksidakan menjadi CO.2 dan H2O atau digunakan pada sintesis glikogen dan triacylgliserol.

Penyebab metabolisme fruktosa dan galaktosa terjejas mungkin kecacatan dalam enzim yang memangkinkan tindak balas pertengahan metabolisme mereka. Gangguan ini agak jarang berlaku, tetapi ia boleh menjadi agak serius kerana metabolit perantaraan fruktosa dan galaktosa terkumpul adalah toksik.

A. Metabolisme fruktosa

Sejumlah besar fruktosa, yang dibentuk oleh pecahan sukrosa, sebelum memasuki sistem vena portal, diubah menjadi glukosa dalam sel usus. Bahagian lain fruktosa diserap dengan bantuan protein pembawa, iaitu, dengan difusi difasilitasi.

Metabolisme fruktosa (Rajah 7-69) bermula dengan tindak balas fosforilasi (tindak balas 1), yang dikilangkan oleh fruktokinase untuk membentuk fruktosa-1-fosfat. Enzim ini terdapat di dalam hati, juga di buah pinggang dan usus. Enzim ini mempunyai kekhususan mutlak, oleh itu, tidak seperti glucokinase, insulin tidak mempengaruhi aktivitinya. Keadaan yang terakhir ini menjelaskan mengapa tahap ekskresi fruktosa dalam air kencing pada pesakit diabetes dan sihat tidak berbeza. Fruktosa-1-fosfat tidak boleh ditukar kepada fruktosa-6-fosfat kerana kekurangan enzim yang sepadan. Sebaliknya, fruktosa-1-fosfat dikurangkan lagi oleh fruktosa-1-phosphataldolase (aldolase B) kepada glyceraldehyde dan dihydroxyacetone-3-phosphate (tindak balas 2). Yang terakhir adalah produk perantaraan glikolisis dan dibentuk semasa reaksi yang dipangkinkan oleh fruktosa-1,6-bisphosphate-aldolase (aldolase A). Glyceraldehyde boleh dimasukkan ke dalam glikolisis selepas fosforilasi dengan penyertaan ATP (tindak balas 3). Molekul dua triosa fosfat sama ada berpecah sepanjang laluan glikolitik, atau membekukan untuk membentuk fruktosa-1,6-bisfosfat dan kemudian mengambil bahagian dalam glukoneogenesis (tindak balas 8, 7, 5, 9). Fruktosa dalam hati terutamanya termasuk dalam cara kedua. Sebahagian daripada dihydroxyacetone-3-fosfat boleh dikurangkan menjadi gliserol-3-fosfat dan mengambil bahagian dalam sintesis triacylglycerols.

Rajah. 7-69. Metabolisme fruktosa, dan - penukaran fruktosa kepada dihydroxyacetone-3-phosphate dan gliseraldehyde-3-fosfat; b - laluan kepada kemasukan fruktosa dalam glikolisis dan glukoneogenesis; dalam - jalan masuknya fruktosa dalam sintesis glikogen.

Perlu diperhatikan bahawa kemasukan fruktosa dalam metabolisme fruktosa-1-fosfat melewati tahap yang dipangkin oleh phosphofructokinase (tindak balas 6), yang merupakan titik kawalan metabolik terhadap kadar katabolisme glukosa. Keadaan ini boleh menjelaskan mengapa peningkatan jumlah fruktosa mempercepatkan proses dalam hati yang membawa kepada sintesis asid lemak, serta esterifikasi mereka dengan pembentukan triacylglycerols.

B. Gangguan metabolisme fruktosa

Gangguan metabolisme fruktosa, yang disebabkan oleh kecacatan enzim, ditunjukkan dalam Jadual. 7-5.

Jadual 7-5. Gangguan metabolisme fruktosa

Metabolisme fruktosa dan galaktosa.

Metabolisme fruktosa adalah sebahagian daripada metabolisme glukosa (Rajah 9.11). Transformasi sebatian ini boleh berlaku dalam pelbagai cara, yang diselesaikan oleh pembentukan phosphotriosis, dan dalam sesetengah keadaan fosfat difosfat.

Rajah. 9.11. Metabolisme glukosa, fruktosa dan galaktosa dalam hati

Metabolisme fruktosa (Rajah 9.12) berlaku terutamanya dalam hati. Pertama, di hadapan enzim fruktokinase, fruktosa adalah fosforilasi ke kedudukan 1:

Kemudian fruktosa-1-fosfat terdedah kepada aldolase:

Aldolase hati, berbeza dengan otot aldolase fruktosa-1,6-diphosphat, berfungsi dengan baik dengan fruktosa-1-fosfat dan fruktosa-1,6-diphosphat. Walau bagaimanapun, tahap aktiviti aldolase hati adalah 10 kali lebih rendah daripada otot.

Rajah. 9.12. Metabolisme fruktosa

Tahap seterusnya metabolisme fruktosa adalah tahap glikolisis (lihat gambar 9.2).

Sekumpulan koenzim yang berasal dari uracil mengambil bahagian dalam metabolisme galaktosa. Galactose amat menarik dari segi proses yang berlaku di dalam tubuh bayi, kerana gula utama susu adalah laktosa.

Laluan metabolik galaktosa termasuk siri reaksi (Rajah 9.13).

Rajah. 9.13. Metabolisme galaktosa

Reaksi ini dikatalisis oleh enzim galactokinase hati. Enzim ini banyak di kalangan bayi. Peningkatan kandungannya dalam kes diet kaya dengan laktosa.

Galactose-1-fosfat bertindak balas dengan UDPG dan membentuk UDP-Gal (pada koenzim, glukosa digantikan oleh galaktosa):

Glukosa 1-fosfat boleh digunakan lagi dalam glikolisis atau untuk sintesis glikogen.

UDP-Gal di bawah tindakan UDP-glucose episterase boleh bertukar menjadi UDPG. Pada masa yang sama, isomerisasi galaktosa menjadi glukosa berlaku secara langsung pada koenzim:

UDPG adalah prekursor glikogen, cerebrosida, asid glukuronik.

Enzim UDP-galactose-pyrophosphorylase, yang secara langsung membentuk UDP-Gal dalam reaksi dengan penyertaan UTP, didapati dalam hati orang dewasa:

Pertukaran galaktosa dan fruktosa

Tisu dan organ. Hati

Glukosa, bersama-sama dengan asid lemak dan keton tepon, adalah sumber tenaga yang paling penting. Tahap glukosa dalam darah dikekalkan berterusan 4-6 mM (0.8-1.0 g / l) disebabkan oleh pengawalan denda proses penerimaan dan penggunaannya. Glukosa berasal dari usus (disebabkan pencernaan makanan), hati dan ginjal. Dalam kes ini, hati melakukan fungsi "glukosa": dalam fasa resorpsi, glukosa memasuki hati dari darah dan terkumpul dalam bentuk glikogen. Dengan kekurangan glukosa (fasa postresorption, kelaparan), hati, sebaliknya, membekalkan glukosa, yang terbentuk kerana proses glikogenolisis dan glukonogenesis (lihat halaman 300).

Hati mempunyai keupayaan untuk mensintesis glukosa dari gula lain, seperti fruktosa dan galaktosa, atau dari produk lain metabolisme pertengahan. Penukaran laktat kepada glukosa dalam kitaran Corey (lihat ms 330) dan alanine kepada glukosa dalam kitaran alanine (lihat ms 330) memainkan peranan khas dalam menyediakan sel-sel darah merah dan sel-sel otot.

Keadaan yang diperlukan metabolisme karbohidrat aktif di hati adalah pengangkutan gula yang boleh diterbalikkan melalui membran plasma hepatosit (tanpa kawalan insulin) dan kehadiran enzim glukosa-6-fosfatase, yang melepaskan glukosa daripada glukosa-6-fosfat.

A. Glukoneogenesis: Maklumat Am

Sintesis glukosa de novo (sehingga 250 g sehari) berlaku terutamanya dalam hati. Proses glukoneogenesis juga boleh berlaku di buah pinggang, bagaimanapun, disebabkan saiz kecil buah pinggang, sumbangan mereka terhadap sintesis glukosa hanya 10%.

Glukoneogenesis dikawal oleh hormon. Cortisol, glukagon dan adrenalin merangsang proses ini, dan insulin, sebaliknya, menghalang.

Semasa glukoneogenesis di hati, substrat yang paling penting adalah laktat dari tisu otot dan sel darah merah, asid amino dari saluran gastrointestinal (asid amino glukogenik) dan otot (alanin), dan gliserol dari tisu lemak. Di buah pinggang, terutamanya asid amino berfungsi sebagai substrat (lihat halaman 320).

Asid lemak dan sumber lain asetil-CoA tidak boleh digunakan dalam badan mamalia untuk biosintesis glukosa, kerana asetil-CoA, yang terbentuk semasa β-pengoksidaan dalam kitaran sitrat (lihat ms 140), sepenuhnya teroksida kepada CO2, manakala dalam glukoneogenesis, produk bermula adalah oksaloasetat.

B. Fruktosa dan metabolisme galaktosa

Metabolisme fruktosa dijalankan dengan mengubahnya menjadi glukosa (dalam rajah di sebelah kiri). Pertama, fruktosa di fosforilasi dengan penyertaan enzim ketohexokinase (fructokinase) [1] untuk membentuk fruktosa-1-fosfat, yang selanjutnya dipecahkan oleh aldolase kepada gliseraldehid (gliserol) dan dihydroxyacetone-3-phosphate [2]. Yang terakhir ini adalah produk perantaraan glikolisis (di tengah skema), dan gliserin di fosforilasi dengan kehadiran triokinase, membentuk gliseral-3-fosfat [3].

Kemudian glyceraldehyde sebahagiannya dikurangkan menjadi gliserol [4] atau teroksida ke gliserin. Selepas fosforilasi, kedua-dua sebatian sekali lagi dimasukkan ke dalam glikolisis (tidak ditunjukkan dalam rajah). Apabila gliseraldehida dikurangkan [4], NADH (NADH) dimakan. Oleh kerana faktor penukaran untuk etanol adalah nisbah rendah NAD + / NADH (NAD + / NADH) kepekatan. Proses ini dipercepat dengan kehadiran fruktosa (lihat muka 312).

Di samping itu, laluan poliol bagi transformasi fruktosa menjadi glukosa direalisasikan dalam hati (tidak ditunjukkan dalam gambar rajah): fruktosa ditukar kepada sorbitol dengan mengurangkan C-2, dan selepas dehidrogenasi C-1 kepada glukosa.

Metabolisme galaktosa juga bermula dengan fosforilasi untuk membentuk galaktosa-1-fosfat [5] (dalam gambar rajah ke kanan). Ini diikuti oleh epimerisasi C-4 dengan pembentukan derivatif glukosa. Biosintesis UDP-glukosa (UDP-glukosa), produk perantaraan metabolisme glukosa, dijalankan dengan cara bulatan - melalui UDP-galactose (UDP-galactose) dan epimerisasi seterusnya [6, 7]. Cara yang sama berlaku biosintesis galaktosa itu sendiri, kerana semua reaksi kecuali [5] boleh diterbalikkan.

Pertukaran galaktosa dan fruktosa

Fruktosa - gula buah. Fruktosa dalam kombinasi dengan glukosa adalah sebahagian daripada sukrosa, iaitu. gula jadual biasa. Di dalam usus, sukrosa dihidrolisis dengan sukrosa, dipecah menjadi fruktosa dan glukosa. Kemudian fruktosa diangkut dari usus ke hati, di mana ia memasuki laluan metabolik yang ditunjukkan dalam rajah. 22.1. Fruktosa memasuki sel hati menggunakan pengangkut, yang tidak berjaya dikenali sebagai transporter glukosa 5 (GLUT5). Fosforat fruktokinase fruktosa dan fruktosa-1-fosfat terbentuk. Fruktosa-1-fosfat dipecahkan kepada dihydroxyacetonephosphate dan gliseraldehyde; Reaksi ini dipangkin oleh aldolase B. Kemudian gliseraldehida di fosforilasi, berubah menjadi gliseraldehid-3-fosfat, dan bahan ini, bersama-sama dengan digtsidroxyacetonephosphate, memasuki glikolisis. Semasa tempoh pencernaan, glikogen dan / atau triacylglercerols boleh disintesis daripada fruktosa (nota: "aldolase" juga memangkinkan pembelahan balik fruktosa-1,6-bisphosphate kepada dihydroxyacetone phosphate dan gliseraldehyde-3-fosfat).

Metabolisme fruktosa otot

Metabolisme fruktosa dalam otot ditunjukkan dalam Rajah. 22.2 Fruktosa adalah fosforilasi oleh heksokinase untuk membentuk fruktosa-6-fosfat. Fruktosa-6-fosfat kemudian digunakan untuk mensintesis glikogen, dan jika rizab glikogen penuh, maka dalam metabolisme tenaga (dalam glikolisis).

Gangguan metabolisme fruktosa

Kekurangan fruktokinase (fruktosuria idiopatik)

Kekurangan fruktokinase dalam hati (Rajah 22.3) adalah penyakit jarang di mana fruktosa berkumpul di dalam darah dan air kencing. Penyakit yang paling biasa dalam keluarga Yahudi. Fructosuria tidak berbahaya untuk kesihatan: pesakit mempunyai jangka hayat yang normal. Kadangkala apabila menganalisis air kencing, fruktosa adalah keliru untuk glukosa dan diabetes mellitus tersilap didiagnosis.

Ketidaksuburan fruktosa keturunan, atau kekurangan aldolase B

Intoleransi fruktosa keturunan disebarkan melalui kaedah resesif autosomal. Penyebab penyakit serius ini adalah kekurangan enzim hati aldolase B (Rajah 22.3). Penyakit ini biasanya berlaku apabila bayi dipindahkan dari susu ibu kepada makanan yang mengandungi fruktosa. Sudah dalam 20 minit pertama selepas permulaan makan, dia mula muntah, dan hipoglikemia berkembang. Oleh kerana pengumpulan asid laktik, asidosis metabolik dan hyperventilation kompensasi berkembang. Tanpa rawatan, kanak-kanak kurang menambah berat badan, badannya habis, dan akibat kerosakan kekal terhadap sirosis hati berkembang.

Penyakit ini berkembang kerana hakikat bahawa fruktosa-1-fosfat berkumpul di hati selepas memakan produk yang mengandung fruktosa. Hal ini dengan serta-merta menyebabkan penghambatan jalur metabolik: khususnya, glikogenolisis, glukoneogenesis dan jalur yang berkaitan.

Pengumpulan fruktosa-1-fosfat membawa kepada akibat-akibat berikut.

  • Stokin fosfat anorganik (Fn) habis, kerana sintesis glikogen fosforilase dan sintesis ATP dihalang.
  • Menyekat proses ini mengganggu pembentukan glukosa di dalam hati dan menyebabkan hipoglikemia.
  • AMP kumulatif hancur kepada asid urik. Hyperuricemia berlaku.

Akibatnya, metabolisme di hati hampir berhenti. Walau bagaimanapun, dalam tisu lain (misalnya, dalam eritrosit) metabolisme anaerobik berterusan, dan asid laktik memasuki hati. Oleh kerana penggunaannya dalam cara biasa dalam kitaran Corey adalah mustahil, asidosis laktik berkembang.

Agar penyakit tidak berkembang, anda hanya perlu mengecualikan daripada makanan diet yang mengandungi fruktosa dan bahan yang berpecah kepada fruktosa (contohnya, sukrosa, sorbitol). Kanak-kanak mengalami kebencian semula jadi untuk gula-gula, dan pada masa akan datang mereka mengelakkan makanan yang mengandungi fruktosa. Penyakit ini mempunyai bahagian positif: kanak-kanak dengan intoleransi fruktosa keturunan tidak tahu apa karies.

Metabolisme fruktosa

Sebilangan besar fruktosa, yang membentuk pecahan sukrosa, sebelum memasuki sistem vena portal, diubah menjadi glukosa dalam sel usus. Bahagian lain fruktosa diserap dengan bantuan protein pemindahan, iaitu. dengan difusi difasilitasi.

Terdapat dua cara penukaran fruktosa, yang utama adalah fosforilasi pada atom karbon pertama oleh fruktokinase enzim dengan pembentukan fruktosa-1-fosfat.

Laluan kedua untuk penukaran fruktosa adalah fosforilasi hexokinase atom karbon keenam dengan pembentukan fruktosa-6-fosfat, yang kemudiannya diomerisasi kepada glukosa-6-fosfat. Walau bagaimanapun, pertalian untuk glukosa dalam hexokinase adalah 20 kali lebih tinggi daripada fruktosa, jadi proses ini lemah.

Gangguan keturunan metabolisme fruktosa akibat kecacatan dalam dua enzim adalah mungkin.

1. Fruktosuria penting dicatat pada kecacatan fructokinase hati. Fosforilasi fruktosa terganggu, yang ditunjukkan oleh peningkatan kandungan fruktosa dalam darah (fructosemia) dan perkumuhannya dalam air kencing (fructosuria). Penyakit ini adalah asimtomatik.

2. Intoleransi fruktosa keturunan adalah akibat daripada kecacatan genetik yang ditentukan dari enzim fruktosa aldolase fruktosa-1-fosfat. Ia ditunjukkan oleh kejang, muntah, hipoglikemia, kerosakan kepada hati, buah pinggang dan otak. Ia berakhir dengan kematian. Hypoglycemia adalah akibat daripada perencatan fruktosa-1-fosfat, terkumpul dalam darah dan tisu, enzim fosforilase, aldolase, fruktosa-1,6-di-fosfat, fosfoglucomutase, yang melanggar bekalan tenaga sel.

Bab yang sama dari buku lain

3. Metabolisme sel bakteria

3. Metabolisme sel bakteria Ciri-ciri metabolisme bakteria: 1) pelbagai substrat yang digunakan, 2) intensiti proses metabolik, 3) tumpuan semua proses metabolik untuk memastikan proses pembiakan, 4) dominasi proses penguraian

Bab 12 Metabolisme

Bab 12 Metabolisme Kemoterapi Memperbaiki penyakit bakteria adalah lebih mudah daripada virus. Seperti yang telah ditunjukkan, bakteria membiak dengan lebih mudah dalam budaya. Bakteria lebih terdedah. Dengan hidup di luar sangkar, mereka menyebabkan kerosakan pada tubuh, merosakkan makanan atau

2.5. Metabolisme: tenaga dan metabolisme plastik, hubungan mereka. Enzim, sifat kimia mereka, peranan mereka dalam metabolisme. Tahap metabolisme tenaga. Fermentasi dan pernafasan. Fotosintesis, maknanya, peranan ruang. Fase fotosintesis. Reaksi cahaya dan gelap fotosintesis, hubungan mereka. Chemosyn

Bab 8. Pengenalan kepada Metabolisme

Bab 8. Pengenalan kepada Metabolisme Metabolisme atau metabolisme adalah satu set tindak balas kimia dalam tubuh yang menyediakannya dengan bahan dan tenaga yang diperlukan untuk kehidupan. Proses metabolik, disertai dengan pembentukan yang lebih mudah

Metabolisme galaktosa

Metabolisme galaktosa Galactose terbentuk dalam usus sebagai hasil daripada hidrolisis laktosa. Pelanggaran metabolisme galaktosa ditunjukkan dalam penyakit keturunan - galaktosemia. Ia adalah akibat kecacatan kongenital enzim.

Metabolisme laktosa

Metabolisme laktosa Lactose, disakarida hanya terdapat dalam susu dan terdiri daripada galaktosa dan glukosa. Laktosa disintesis hanya oleh sel-sel sekretari kelenjar mamalia semasa penyusuan. Ia hadir dalam jumlah susu dari 2% hingga 6%, bergantung kepada jenisnya.

Bab 22. Metabolisme kolesterol. Biokimia aterosklerosis

Bab 22. Metabolisme kolesterol. Biokimia aterosklerosis Kolesterol adalah steroid, ciri-ciri hanya organisma haiwan. Tempat utama pembentukannya di dalam tubuh manusia ialah hati, di mana 50% kolesterol disintesis, dalam usus kecil ia membentuk 15-20%, sisanya

Bab 25. Metabolisme asid amino individu

Bab 25. Metabolisme asid amino individu metabolisme metionin. Methionine adalah asid amino penting. Kumpulan metil metil adalah serpihan tunggal-karbon mudah alih yang digunakan untuk mensintesis sejumlah sebatian. Pemindahan kumpulan methionine metil kepada yang sepadan

Metabolisme metionina

Metabolisme metionin Methionine adalah asid amino penting. Kumpulan metil metil adalah serpihan tunggal-karbon mudah alih yang digunakan untuk mensintesis sejumlah sebatian. Pemindahan kumpulan metil metil metil kepada penerima yang sama dipanggil transmethylation,

Metabolisme Phenylalanine dan tyrosine

Phenylalanine dan metabolisme tyrosine Phenylalanine adalah asid amino penting kerana cincin benzena tidak disintesis dalam sel haiwan. Metabolisme metionin dilakukan dalam dua cara: ia termasuk dalam protein atau diubah menjadi tirosin di bawah tindakan spesifik